Mokslininkai sukryžmino žmogaus ir kiaulės ląsteles. "Ar chimeros egzistavo?": Kinijos mokslininkai sukryžmino kiaulę su primatais. Arčiau kiaulių nei žiurkių

Embrionas yra žmogaus ir kiaulės hibridas. JAV, Japonijos ir Ispanijos biologai į kiaulės kiaušinį įvedė žmogaus kamienines ląsteles. Gyvūno įsčiose išaugusį embrioną mokslininkai pavadino chimera – senovės mitologijos padaro garbei. Ateityje šie tyrimai leis mokslininkams auginti organus transplantacijai ir tirti genetinių ligų pobūdį. Kad moksliniai tyrimai judėtų į priekį, mokslininkai turi įrodyti ne tik eksperimentų efektyvumą, bet ir jų etiškumą.

Kokia eksperimento esmė?

Grupė amerikiečių mokslininkų iš Kalifornijos Salko biologinių tyrimų instituto suleido žmogaus kamienines ląsteles į kiaulės embrioną ankstyvoje vystymosi stadijoje ir įdėjo jį į gyvūno įsčias. Po mėnesio iš kamieninių ląstelių išsivystė embrionai, turintys žmogaus audinių užuomazgų: širdies, kepenų ir neuronų.

Iš 2075 perkeltų embrionų 186 išsivystė iki 28 dienų stadijos.Gauti embrionai buvo „labai nestabilūs“, pripažįsta mokslininkai, tačiau kol kas jie yra sėkmingiausias žmogaus hibridas. Mokslininkai rašo, kad gauta chimera yra svarbus žingsnis kuriant gyvūnų embrionus su veikiančiais žmogaus organais.

Šaltinis: Cell Press

Galutinis tikslas yra išauginti organus, kurie yra funkcionalūs ir paruošti transplantacijai; šie eksperimentai yra pirmasis žingsnis to link, rašo WP, remdamasi Kalifornijos mokslininkais.

Panašaus tyrimo rezultatai pateikiami pirmajame žurnalo „Nature“ numeryje 2017 m. Kaip matyti iš publikacijos, grupei mokslininkų iš Japonijos ir JAV pavyko žiurkėje užauginti pelės kasą, o po to insuliną gaminantį organą persodinti diabetu sergančioms pelėms, o tai nesukėlė imuninio atmetimo. Tai buvo pirmasis patvirtinimas, kad tarprūšinė organų transplantacija yra įmanoma, rašo „Nature“.

Kodėl tai būtina?

Pagrindinis mokslininkų tikslas – išauginti žmogaus organus naudojant didelių gyvūnų embrionus. JAV sveikatos departamento duomenimis, kasdien miršta 22 žmonės laukdami organų transplantacijai. Mokslininkai jau seniai bandė auginti dirbtinius audinius už žmogaus kūno ribų, tačiau Petri lėkštelėje (vadinamojoje mikroorganizmų auginimo talpykloje) besivystantys organai labai skiriasi nuo auginamų gyvo organizmo viduje.

Dirbtinių organų auginimo technologija greičiausiai bus panaši į eksperimentą su pelėmis ir žiurkėmis, rašo „The Washington Post“. Žiurkės, kurios gavo naujas ląsteles, kaip dalis „Nature“ aprašytų tyrimų, buvo genetiškai modifikuotos. Jie negalėjo užsiauginti savo kasos, todėl kamieninės ląstelės „užpildė tuščią erdvę“. Kai kurios žiurkėms atsiradusios liaukos buvo persodintos į sergančias peles. WP rašo, kad po operacijos pelės metus gyveno su sveiku gliukozės kiekiu – pusę savo gyvenimo.

Tyrimas įrodė, kad skirtingų rūšių transplantacija yra ne tik įmanoma, bet ir veiksminga, rezultatus komentavo vyresnysis tyrimo autorius Hiromitsu Nakauchi iš Stanfordo universiteto. Mokslininkams taip pat pavyko „užauginti“ širdį ir akis.

Kokie yra sunkumai?

Kalifornijos mokslininkai pirmuosius rezultatus pasiekė praėjus ketveriems metams nuo tyrimų pradžios. Anot jų, kiaulės yra idealūs gyvūnai eksperimentui. Jų organai yra maždaug tokio paties dydžio, tačiau jie auga daug greičiau nei žmonių. Tolimesniuose tyrimuose laiko veiksnys turėtų tapti pagrindiniu, pripažįsta mokslininkai.

„Kol kas žmogaus ląstelių skaičius gautame embrione yra labai mažas, o visas procesas vyksta ankstyvoje embriono stadijoje, todėl dar anksti kalbėti apie visavertės chimeros sukūrimą“, – komentavo Nakauchi kolegos. rezultatas. Gautuose embrionuose 100 000 kiaulių ląstelių buvo tik viena žmogaus ląstelė (efektyvumas 0,00001%). „Pakanka pasiekti 0,1–1% ląstelių efektyvumą“, – BBC aiškino vienas Kalifornijos tyrimo autorių.

Po keturių savaičių kūrimo, Salko instituto mokslininkai dėl etinių priežasčių sunaikino gautus embrionus, kad chimera negalėtų visiškai išsivystyti. „Mes tiesiog norėjome atsakyti į klausimą, ar žmogaus ląstelės apskritai gali prisitaikyti“, – aiškino vienas iš autorių.

Etikos klausimai

2015 m. JAV nacionaliniai sveikatos institutai paskelbė moratoriumą finansuoti mokslinius tyrimus, susijusius su žmogaus ir gyvūnų ląstelių kryžminimu. Kadangi iš kamieninių ląstelių gali išsivystyti bet koks žmogaus audinys, ilgainiui gali būti sukurtas gyvūnas su žmogaus smegenimis, mano kai kurie bioetikai. Kiti atkreipia dėmesį į „simbolinės ribos“ tarp žmonių ir gyvūnų pažeidimą, rašo WP.

Kalifornijos mokslininkai teigia, kad „chimeras“ supančios baimės labiau primena mitus, o ne kontroliuojamus eksperimentus, tačiau pripažįsta, kad gyvūno gimimo su žmogaus ląstelėmis galimybė kelia susirūpinimą.

Rugpjūčio mėnesį JAV nacionaliniai sveikatos institutai leido grąžinti chimerų tyrimų finansavimą. Organizacija siūlo leisti įnešti žmogaus kamienines ląsteles į embrionus ankstyvoje didelių gyvūnų vystymosi stadijoje, išskyrus kitus primatus.

„Pagaliau pavyko įrodyti, kad toks požiūris į organų kūrimą yra įmanomas ir saugus. Tikiuosi, kad žmonės tai supras. Daugelis mano, kad tai mokslinė fantastika, bet dabar tai tampa realybe“, – galimą draudimo panaikinimą komentavo Nakauchi.

Daniilas Sotnikovas

Peržiūros nuotrauka: kadras iš filmo „Chimera“

Antraštės nuotrauka: WikiCommons

Tarptautinei mokslininkų grupei, vadovaujamai ispano Juano Balmonte'o, žinomo savo darbais kamieninių ląstelių srityje, pavyko sukurti žmogaus ir kiaulės chimerų embrionus, kurie ateityje galėtų tapti donorų organų šaltiniu. Kita mokslininkų komanda išgydė įgimtą pelių kurtumą naudodama virusus. kalba apie genų inžinerijos sėkmę, susijusią su medicina.

Genetiškai modifikuotų organizmų kūrimas nėra vienintelis dalykas, kurį genų inžinerija gali suteikti žmonijai. Biotechnologijos leidžia ne tik keisti genus, kad pagerintų žemės ūkio augalus ir gyvūnus, bet ir gydyti anksčiau nepagydomas ligas. Ironiška, kad tam mokslininkai pasitelkia amžinus žmogaus priešus – virusus. Pastarieji naudojami kuriant vektorius, kurie tiekia DNR į norimas ląsteles. Kita kryptis, kuri gali išgąsdinti mokslą nelabai išmanančius žmones, yra chimerų embrionų, jungiančių žmogaus ir kitų organizmų ląsteles, kūrimas. Tačiau tai, kas iš pradžių atrodo grėsminga, iš tikrųjų pasirodys kaip patogus būdas sukurti organus.

Inkstai ar plaučiai, kurie susidaro auginant chimerinius embrionus, bus tinkami transplantacijai žmonėms, kuriems jų reikia. Bijantys mutantų sukilimo turėtų pagalvoti, kad tikroji šios technologijos nauda pranoksta miglotas pesimistiškų mokslinės fantastikos rašytojų baimes.

Vaizdas: Nakauchi ir kt. / Tokijo universitetas

Norėdami išsklaidyti baimes, turite suprasti, ką ir kaip daro mokslininkai, kurdami chimeras. Pagrindinė medžiaga, su kuria dirba mokslininkai, yra kamieninės ląstelės, kurios turi pluripotenciją – gebėjimą virsti kitomis kūno ląstelėmis (nervų, riebalų, raumenų ir kt.), išskyrus placentą ir trynio maišelį. Jie įvedami į kitų organizmų embrionus, po kurių embrionas vystosi toliau.

Pigmenai

Taip tarptautinei mokslininkų grupei iš JAV, Ispanijos ir Japonijos pavyko sukurti kiaulių – žmonių, žiurkių – pelių ir karvių – žmonių chimeras. Jie apie tai pranešė žurnale „Cell“ paskelbtame dokumente, kuris tapo pirmuoju dokumentu, patvirtinančiu sėkmingą toli giminingų rūšių „chimerizaciją“.

Pagrindinė problema yra ta, kad neužtenka į embrioną įvesti pluripotentinių ląstelių ir tikėtis, kad išeis kažkas gero. Vietoj to, rezultatas gali būti organizmas, turintis katastrofiškų vystymosi problemų, įskaitant teratomų susidarymą. Būtina išjungti genus embrionuose recipientuose, kad jie negalėtų suformuoti specifinių audinių. Tokiu atveju implantuotos kamieninės ląstelės imasi užauginti trūkstamą organą.

Pirmiausia mokslininkai į pelių embrionus įvedė žiurkių kamienines ląsteles blastocistos stadijoje, kai vaisius yra kelių dešimčių ląstelių rutulys. Šis metodas vadinamas embriono papildymu. Eksperimento tikslas buvo išsiaiškinti, kurie veiksniai vaidina pagrindinį vaidmenį tarprūšiniame chimerizme. Embrionai buvo perkelti į pelių patelių kūną, o vėliau iš jų išsivystė gyvos chimeros, iš kurių viena gyveno iki dvejų metų.

Genai embrionuose buvo išjungti naudojant CRISPR/Cas9 technologiją, kuri įveda pertraukas tam tikrose DNR dalyse. Pavyzdžiui, bandydami savo metodą, mokslininkai blokavo geno, vaidinančio svarbų vaidmenį formuojant kasą, veiklą. Gimusios pelės dėl to mirė, tačiau kai į embrionus buvo įtrauktos pluripotentinės žiurkės ląstelės, atsirado trūkstamas organas. Mokslininkai taip pat išjungė Nkx2.5 geną, be kurio embrionai patyrė rimtų širdies ydų ir buvo nepakankamai išsivystę. Chimerizacija padėjo embrionams normaliai augti, tačiau niekada nebuvo įmanoma gauti gyvų chimerų.

Nuotrauka: Juanas Carlosas Izpisua Belmonte / Salko biologinių tyrimų institutas

Gautų žiurkių pelių tyrimas parodė, kad skirtinguose pelių audiniuose buvo skirtingos žiurkės ląstelių proporcijos. Kai mokslininkai bandė į kiaulių blastocistas įterpti žiurkių ląstelių, o vėliau genetiškai išanalizavo keturių savaičių amžiaus embrionus, jie nerado graužikų DNR. Tai rodo, kad ne visi gyvūnai yra tinkami chimerizacijai tarpusavyje, o sėkmingas kamieninių ląstelių persodinimas iš vienų į kitų embrionus gali priklausyti nuo genetinių, morfologinių ar anatominių veiksnių.

Pagrindinis mokslininkų tikslas buvo sukurti žmogaus ir kiaulės chimerą, kad būtų galima pamatyti, kaip žmogaus audinys vystysis neatrajojančio artiodaktilo gyvūno embriono viduje. Jie naudojo kiaulių blastocistus ir naudojo lazerio spindulį, kad padarytų mikroskopines skylutes, kad vėliau būtų galima suleisti skirtingas pluripotentinių ląstelių grupes, kurios buvo auginamos skirtingomis sąlygomis. Tada embrionai buvo persodinti į paršavedes, kur jie sėkmingai vystėsi. Žmogaus medžiagos dinamikos stebėjimas buvo atliktas naudojant fluorescencinį baltymą, kurį žmogaus kamieninės ląstelės buvo užprogramuotos gaminti.

Dėl to kiaulės embrione susidarė ląstelės, kurios buvo įvairių tipų audinių, įskaitant širdį, kepenis ir nervų sistemą, pirmtakai. Kiaulių ir žmonių hibridams buvo leista vystytis tris ar keturias savaites, kol jie buvo sunaikinti dėl etinių priežasčių.

Kurčios pelės

Amerikiečių mokslininkams iš Bostono neseniai pavyko atkurti klausą pelėms, kenčiančioms nuo reto genetinio vidinės ausies sutrikimo. Norėdami tai padaryti, jie naudojo biologinę genų pristatymo sistemą (vektorių), pagrįstą neutralizuotais virusais. Mokslininkai modifikavo su adeno susijusį virusą, kuris užkrečia žmones, bet nesukelia ligų.

Infekcinis agentas gali prasiskverbti į gyvūnų plaukų ląsteles - klausos sistemos ir vestibuliarinio aparato receptorius. Biotechnologai panaudojo vektorių, kad pataisytų sugedusį Ush1c geną ką tik gimusių gyvų pelių ląstelėse. Ši mutacija sukelia kurtumą, aklumą ir pusiausvyros sutrikimus. Dėl to pagerėjo gyvūnų klausa, leidžianti atskirti net tylius garsus.

Todėl genų inžinerija nėra būdas sukurti žmonijai grėsmę keliančius mutantus. Tai vis tobulėjantis metodų ir priemonių rinkinys, skirtas pagerinti žmonių, ypač tų, kuriems labai reikia, gyvenimą ir sveikatą. Kadangi chimerų kūrimas ir genų terapija nėra taip lengvai įgyvendinami ir kartais reikalauja išradingų sprendimų, biotechnologijų plėtra nevyksta taip greitai, kaip norėtųsi. Tačiau kasmet išleidžiama dešimtys mokslinių straipsnių, kurie pagilina ir praturtina mūsų žinias ir įgūdžius.

Visiškai įmanoma padaryti tokią išvadą po sėkmingo, drąsaus eksperimento, kurį ekspertai atliko Kinijoje. Pagrindinis jos tikslas – išbandyti galimybes auginti organus, skirtus žmogaus transplantacijai.

Kinijos mokslininkai sukryžmino kiaulę su primatais. Taigi jiems iš tikrųjų pavyko tai, kas anksčiau buvo laikoma neįtikėtina. Vadinasi, visiškai neatmetama galimybė, kad senovėje chimeros iš tikrųjų egzistavo.

Grupei specialistų pavyko sukryžminti kiaulių ir primatų ląsteles. Naujausiais gautais duomenimis, du paršeliai gimė gyvi. Tačiau jų mirtis įvyko vos per savaitę.

Pagrindinis dalykas šiame eksperimente yra tai, kad visiškai pilnalaikės chimeros dar niekada nebuvo gimusios istorijoje. Tai gali būti reikšmingas žingsnis aprūpinant žmoniją organais būtinoms transplantacijoms.

Tačiau, matyt, iki šio tikslo dar laukia labai daug laiko.

Kinijos mokslininkai pirmą kartą pradėjo modifikuoti beždžionių ląsteles, kad pagamintų specifinį fluorescencinį baltymą. Tai leido specialistams sekti savo palikuonių genetines ląsteles.

Tada jie pradėjo išskirti embrionines kamienines ląsteles iš modifikuotų. Tai buvo padaryta siekiant įvesti juos į kiaulių embrionus praėjus penkioms dienoms po apvaisinimo.

Pranešama, kad iš viso specialistai paršavedėms suleido daugiau nei keturis tūkstančius tokiu būdu gautų embrionų.

Dėl to kiaulių patelės atsivedė dešimt paršelių. Dvi iš jų turėjo abiejų tipų ląsteles. Tiesą sakant, tai buvo tikros chimeros.

Dėl to mokslininkai pažymi, kad gimusiose chimerose kai kurie audiniai, įskaitant širdies, kepenų, blužnies, plaučių ir odos audinius, buvo sudaryti iš beždžionių ląstelių. Tačiau jų santykis buvo gana mažas.

Be to, Kinijos mokslui vis dar sunku atsakyti, kas iš tikrųjų buvo netikėtos naujagimių ir išnešiotų paršelių mirties priežastis.

Tačiau taip pat pažymima, kad tuo pačiu metu nugaišo ir kiti eksperimento metu gimę paršeliai, kurie nebuvo chimeros. Mokslininkai linkę manyti, kad to priežastis yra specialūs procesai, susiję su IVF.

Jau seniai žinoma, kad šis metodas neveikia taip gerai gyvūnams, kaip žmonėms. Tačiau nepaisant to, ekspertai ketina tęsti drąsų eksperimentą.

Tai darydami jie siūlo naudoti daug daugiau beždžionių ląstelių. Kito bandymo tikslas bus sukurti visiškai sveikus ir gyvybingus gyvūnus.

Pagrindinė užduotis yra užtikrinti, kad vieną iš jų organų sudarytų tik primatų ląstelės. Tada tai bus tikras lūžis transplantacijos galimybių srityje.

Tačiau kažkas panašaus į medicinos mokslo revoliuciją įvyko. Sausio pabaigoje mokslo žurnale „Cell“ buvo publikuotas molekulinės biologijos mokslininko Juano Carloso Izpisua Belmonte, kuris vadovauja Kalifornijos (JAV) Solko instituto laboratorijai, ir 38 jo bendraautorių straipsnis. Straipsnyje pasakojama, kaip mokslininkams pavyko sukurti gyvybingus embrionus, sudarytus iš kiaulių ir žmogaus ląstelių mišinio.

Kas jie tokie

Jei šioms būtybėms būtų leista gimti (o biologai to nedarė, ypač dėl etinių priežasčių), jie negalėtų būti formaliai priskirti jokiai biologinei rūšiai. Tokie organizmai vadinami chimeromis. Chimeros, kurias žinome iš viduramžių miniatiūrų, turi prie liūto kūno pritvirtintus erelio sparnus, o prie ožkos kanopų – gyvatės įgėlimą. Kiekvienas, kuris prisimena pelę su žmogaus ausimi ant nugaros – prieš 20 metų didelio atgarsio sulaukusio eksperimento rezultatą – nesunkiai pripažins, kad to iš biologų galime tikėtis ne taip. Tačiau šia prasme nauji padarai iš Belmonte laboratorijos vargu ar turėjo galimybę ką nors nustebinti: po gimimo jie būtų atrodę kaip patys paprasčiausi paršeliai. Tiesiog kai kuriose jų kūno ląstelėse – maždaug tūkstantojoje procento dalyje – būtų grynos žmogaus DNR. Ir tai leistų paršelius palankiai palyginti su 1997 m. ilgaausu pele, kuri buvo daugiau plastinės chirurgijos eksperimentas ir neturėjo nė vienos žmogaus ląstelės.

Naujausiais skaičiavimais, žmonės iš viso turi 30–40 trilijonų ląstelių, o kiaulės – maždaug tiek pat. Ar tūkstantoji procento dalis tokios astronominės figūros yra daug ar mažai? Vaikui pastoti reikia tik vienos ląstelės. Todėl teoriškai chimera kiaulė galėtų tapti žmogaus kūdikio tėvu.

Donoras be motociklo

Gydytojai į kiaules žiūri ne kaip į potencialius giminaičius, o kaip į potencialius donorus, persodinančius savo organus žmonėms. Vien JAV per metus persodinama 27 tūkstančiai inkstų, plaučių, širdies ir žarnyno. O visais 27 tūkstančiais atvejų chirurgai užsiima gyvų ar mirusių žmonių organais. Tačiau kas sveiko proto išdrįstų paprašyti paimti iš kiaulės, persodintos į savo silpstančią širdį, kai procedūra su įprasta, žmogiška, buvo derinama ir veikia puikiai? Kas negaus transplantacijos: JAV į vadinamąjį laukiančiųjų sąrašą įrašyta 118 tūkst. Remiantis statistika, šiandien maždaug 22 iš jų mirs (ir tiek pat rytoj, tiek ir kitą sekmadienį), nelaukdami transplantacijos.

Žmonių donorų yra per mažai – net nėra taip, kad savanoriai yra labai reti. (Skirtingai nei JAV, Rusijoje pagal įstatymą potencialiu donoru laikomas kiekvienas, kuris nėra aiškiai uždraudęs paimti savo organus. Įstatymas nereikalauja prašyti artimųjų sutikimo.) Tik trys žmonės iš tūkstančio, žurnalas „New Scientist“ cituoja britų duomenis, miršta tokiomis aplinkybėmis, kad jų organai yra tinkami transplantacijai. Skaičiai įvairiose šalyse akivaizdžiai skiriasi – jie priklauso ir nuo to, kaip greitai greitoji medicinos pagalba atvyksta į avarijos ar susišaudymo vietą, dėl kurios atsiranda perspektyviausi donorai, tiek nuo to, kiek netoliese yra transplantacijos centrų, kuriuose gali būti organai. tinkamai išmesti. Galiausiai, dar po kelių valandų reikia surasti ir paruošti operacijai pacientą iš „laukiančiųjų sąrašo“ – čia galioja daug griežtesnės suderinamumo taisyklės nei kraujo perpylimams su keturiomis skirtingomis jo grupėmis.

Ląstelės, kurios greičiausiai bus atmestos, yra mūsų pačių. Kas būtų, jei gyvūnus naudotume kaip inkubatorius inkstams ir kasai, išaugintam iš žmogaus ląstelių (ir idealiu atveju iš to paciento, kuris gaus organą)? Ta pati problema, susijusi su atmetimu, neleidžia mums išspręsti problemos tiesiai į akis: suaugusios kiaulės imuninei sistemai žmogaus ląstelės yra ne mažiau svetimos nei mums kiaulės.

Tai reiškia, kad turime elgtis kitaip.

Iškirpti ir klijuoti

Įsivaizduokite, kad prieš jūsų akis du žmonės vienu metu buvo perpjauti per pusę – tarkime, kovinio lazerio iš prasto mokslinės fantastikos filmo. Tada jie sujungė pusę vienos su puse kitos, o suklijuotos pusės gyveno visą gyvenimą, tarsi nieko nebūtų nutikę. Variantas dar paradoksalesnis: jie paėmė du lieknus žmones, prispaudė juos vienas prie kito – ir gavo vieną storą vyrą. Jei abiems žmonėms dar nėra keturių dienų nuo pastojimo momento, nieko neįmanomo. Šiame etape būsimas organizmas yra identiškų ląstelių kamuolys. „Pašalinate išorinį apsauginį negyvos materijos sluoksnį ir fiziškai sujungiate embrionus“, – viename interviu paaiškino Kolumbijos universiteto (JAV) profesorė Virginia Papaioannou, kaip mokslininkai gamina chimerines peles, turinčias visą dviejų individų genų rinkinį. tiek pat laiko nuo septintojo dešimtmečio. Susilietę du embrionai tiesiog suformuoja naują didesnį rutulį – beveik kaip ore susitinkantys muilo burbulai. Ląstelių kamuoliukas dar neturi imuninės sistemos, kuri galėtų tam užkirsti kelią – kaip ir visos kitos sistemos: jos vystysis daug vėliau.

Subtilesnė intervencija – į embrioną įtraukti svetimos biomedžiagos, kai jo ląstelės jau suskirstytos į skirtingas veisles. Blastocistos stadijoje embrionas – pelės ar žmogaus – yra tuščiaviduris rutulys, kurio viduje užrakinta nedidelė ląstelių dalis. Tik ši vidinė dalis taps būsimais plaučiais, kepenimis, inkstais, smegenimis, oda ir kitomis suaugusiojo kūno dalimis, o visa išorinė dalis pavirs placenta, kuri neišgyvens gimdymo. Biologai šiame etape nori įvesti svetimas ląsteles.

Tai nereiškia, kad šis scenarijus gryna forma atveria įdomių galimybių transplantacijos chirurgams. Donorų organų poreikis dažniausiai atsiranda vėliau – kai žmogus jau yra perkopęs vaisiaus amžių. Kaip sukryžminti su kitu embrionu? Paimkite suaugusio organizmo ląsteles, kurios neįgijo aiškios misijos (kaip smegenų ar kepenų ląstelės) ir neprarado embrioninėms ląstelėms būdingo gebėjimo virsti niekuo. Jos vadinamos kamieninėmis ląstelėmis, tačiau organizme jų yra labai retai. 2012 m. Nobelio medicinos premija buvo įteikta japonų mokslininkei Shinyai Yamanakai už būdą, kaip įprastas kūno ląsteles paversti kamieninėmis ląstelėmis, pamirštant savo užkulisius ir „įkritus į vaikystę“. Visas pavadinimas yra sukeltas (nes jos buvo priverstos keistis) pluripotentinės (tai yra „galinčios bet ką“ – bet kokios transformacijos) kamieninės ląstelės. Chimerų tyrinėtojai juos naudoja.

Ar galima tokiu būdu sujungti skirtingų rūšių embrionus – pavyzdžiui, žiurkių ir pelių? Būtent tai Toshihiro Kobayashi komanda iš Tokijo universiteto pirmą kartą padarė naudodama kamienines ląsteles 2010 m., o amerikiečių grupė, paskelbusi savo rezultatus po septynerių metų, šį metodą ištobulino. Kaip galite būti tikri, kad iš tikrųjų išvedėte chimerą? Paimkite kaip pagrindą embrionus, pasmerktus mirti su specialiai pažeista DNR. Naudodami naujai išrastą „genų skalpelį“ CRISPR-Cas9, tikslinio DNR redagavimo metodą, mokslininkai išmušė genus, atsakingus už kasos ar širdies augimą. Esant tokiam defektui, nėra šansų išgyventi (ar net gimti gyvam). Bet tada į embrioną buvo įvestos žiurkės kamieninės ląstelės. Ir jei vis dėlto gimtų chimerinė pelė, mokslininkai galėtų būti tikri, kad jos viduje plaka žiurkės širdis.

Tačiau labiausiai stebinantis rezultatas buvo susijęs su tulžies pūsle. Žiurkės jo neturi, bet pelės turi. Tačiau chimeros, kuriose už šį organą atsakingi pelių genai buvo išjungti, vis tiek gimė su veikiančia tulžies pūsle – iš žiurkių ląstelių. Pelės ląstelės kažkaip pasiūlė teisingą kontekstą žiurkės ląstelėms, ir jos, pasidavusios įtakai, suformavo organą, kurio žiurkėms buvo neįmanoma.

Arčiau kiaulių nei žiurkių

Taip sukryžminti kiaulės ir žiurkės nepavyko – nes šie organizmai per daug skiriasi vienas nuo kito. Skirtingas nėštumo ilgis ir skirtingi organų dydžiai rodo, kad ląstelės yra užprogramuotos dalytis skirtingu greičiu. Galiausiai, ar mažytė chimeros žiurkės širdis galės pumpuoti kraują per didžiules kiaulių kepenis?

Tačiau su žmonėmis tokių sunkumų nėra: esame daug arčiau kiaulių – visų pirma savo organų dydžiu. Todėl kiaulės (ir mini kiaulės kaip atskiras pasirinkimas) visada buvo #1 kandidatas ksenotransplantacijai. Lygiagrečiai auginant žmogaus ląsteles kiaulės organizme, biologai svarsto ir kitas galimybes – pavyzdžiui, tiesiog paimti ir paslėpti nuo žmogaus imuninės sistemos tuos baltymus kiaulių ląstelių paviršiuje, kurie sukelia ūmiausią reakciją. Tokie tyrimai vyksta jau seniai, todėl kiaulės, kaip kandidatės organų transplantacijai, nėra naujiena.

Naujas eksperimentas parodė, kad yra galimybė, ir tai nėra spekuliatyvus – ar net neįtikėtinas sutapimas. Mokslininkų teigimu, kiaulėms buvo implantuoti 2075 embrionai, iš kurių 186 buvo pakankamai subrendę. Žmogaus ląstelės buvo pažymėtos specialia žyma jų DNR, dėl kurios jos gamina fluorescencinį baltymą – ir 17 subrendusių sveikų embrionų užtikrintai švytėjo ultravioletinėje šviesoje, įrodydami mokslininkams, kad tai neabejotinai chimeros.

Mokslininkai teigia, kad nuo šio momento iki organų gyvame inkubatoriuje praeina metai. Ir ne tik tai, kad žmogaus ląstelių dalis chimeros kūne yra per maža. Mokslininkams bet kuriuo atveju būtų sunku suprasti, kaip jie auga ir kas vyksta su suaugusio žmogaus ląstelėmis.

Esame daug artimesni kiaulėms – pirmiausia savo organų dydžiu. Todėl kiaulės visada buvo kandidatas Nr. 1 ksenotransplantacijai

Anksčiau išvestos pelių ir žiurkių chimeros gyveno visą pelių gyvenimą dvejus metus. Nėra pagrindo manyti, kad žmonių-kiaulių chimeros turėtų rimtų sveikatos problemų, kurios neleistų joms sulaukti pilnametystės. Gimti jiems trukdė ne biologinės, o etinės problemos. Ir taip rimtai, kad Solko instituto komanda buvo priversta atlikti tyrimus privačiais pinigais, nes JAV nacionalinio sveikatos instituto – Sveikatos apsaugos ministerijos analogo, finansuojančio didžiąją dalį biomedicininių tyrimų šalyje – taisyklės draudžia. išleisti pinigus bet kokiems eksperimentams su žmogaus kamieninių ląstelių įvedimu į gyvūnų embrionus.

Kas yra neetiška atsivesti kiaulę su žmogaus blužniu? Mūsų netikrumas dėl tokio eksperimento rezultatų. Suaugusio embriono ląstelių proporcijos nėra tokios pačios kaip embriono. Ir jei kiaulių ląstelės vyrauja santykiu milijonas prieš vieną, tai nėra taip baisu, kaip žmogaus ląstelės. Ir gims sutvėrimas, kuris labiau panašus į vyrą nei kiaulę, su žmogaus smegenimis, bet su deformacijomis, atsiradusiomis dėl eksperimento aplinkybių. Kad gydytojai galėtų išgelbėti žmones, atrodo, kad jiems, be kita ko, reikia tikslesnio asmens apibrėžimo – ir tikslesnio atsakymo į klausimą, iš kur kilę žmonės.